TWI423349B - Pickup device for semiconductor wafers - Google Patents

Description

半導體晶片之拾取裝置 發明領域

本發明係有關於可拾取貼附於黏著板的半導體晶片之拾取裝置。

發明背景

將半導體晶圓切斷為晶粒狀而形成的半導體晶片貼附於黏著板，並在該半導體晶片與基板接合時藉由吸取噴嘴從前述黏著板一個一個地拾取。

在從黏著板拾取半導體晶片時，過去係如專利文獻1所示，藉由支持體的上面來吸附保持貼附著吸取噴嘴所拾取的半導體晶片之黏著板上的前述半導體晶片周邊部分，並藉由頂端銳利的針銷從下側推高該半導體晶片，藉此，使前述半導體晶片與前述黏著板分離，並藉由前述吸取噴嘴進行拾取。

【專利文獻1】日本專利公開公報第2002－100644號

然而，最近半導體晶片的厚度有薄到50μm以下的情形。如此，在藉由針銷的銳利頂端推高薄的半導體晶片時，應力會集中於該頂端所接觸到的地方，因此，半導體晶片有可能受到針銷的應力而破損。

可考慮減緩以針銷推高半導體晶片之速度，來防止因應力集中而引起半導體晶片破損。然而，當針銷的推高速度變慢時拾取速度亦會變慢，可能會導致生產性降低、或即使是推高速度變慢仍難以在半導體晶片薄時確實地防止其損傷。

發明概要

該發明係提供一種可確實地從黏著板拾取半導體晶片且不會造成其破損之拾取裝置。

用以解決前述問題，該發明係一種可拾取貼附於黏著板上面的半導體晶片之半導體晶片之拾取裝置，包含有：支持體，係於上面形成吸附面者，且該吸附面可吸附保持前述黏著板下面之與所拾取的前述半導體晶片周邊部分對應之部分；推高體，係可沿著上下方向驅動地設置於該支持體內且可推壓前述黏著板之貼附有拾取的前述半導體晶片之部分下面，並從前述支持體上面推高前述半導體晶片者；及拾取機構，係可吸附保持所拾取的前述半導體晶片之上面，並從前述黏著板拾取被前述推高體推高之前述半導體晶片者，又，前述推高體係由柔軟的彈性材料所形成，且其周邊部分可於隔著前述黏著板推高前述半導體晶片時，藉由於前述黏著板產生之張力往下方彈性變形。

圖式簡單說明

第1圖係顯示該發明的其中一實施形態之拾取裝置的概略構成圖。

第2圖係支持體之縱截面圖。

第3A圖係推高體之立體圖。

第3B圖係推高體之縱截面圖。

第4圖係顯示支持體的吸附面之平面圖。

第5A圖係使吸取噴嘴體下降以拾取半導體晶片時之說明圖。

第5B圖係使推高軸上升以拾取半導體晶片時之說明圖。

第5C圖係使推高軸更加上升以拾取半導體晶片時之說明圖。

第5D圖係使吸取噴嘴體上升以拾取半導體晶片時之說明圖。

第6圖係放大顯示藉由下部吸取噴嘴推高所拾取的半導體晶片之狀態之截面圖。

實施發明之最佳型態

以下，一邊參照圖式一邊說明該發明之實施型態。

第1圖所示之拾取裝置設有支持單元10。該支持單元10設有支持體1。該支持體1係與張設於未圖示的切片上之黏著板2的下側相向設置，並藉由未圖示的Z驅動源而在Z方向上，如後所述地於支持體1上面與黏著板2下面接觸之位置、及與黏著板2分開之位置之間驅動。

前述黏著板2上面貼附著多數將半導體晶圓分割成晶粒狀之矩形半導體晶片3，且前述切片係藉由未圖示的X及Y驅動源而於水平方向上驅動。

因此，貼附於黏著板2的半導體晶片3可相對於支持單元10定位於X及Y方向。又，代替支持單元10，亦可使切片在Z方向上驅動，總之只要使切片與支持單元10相對性地在X、Y及Z方向上驅動即可。

在前述黏著板2上側，於前述支持單元10上方設有構成拾取裝置之吸取噴嘴體4。該吸取噴嘴體4具有可藉由未圖示的X、Y及Z驅動源而在X、Y及Z方向上驅動之拾取軸5。該拾取軸5的下端面設有凸部6。

頂端朝向前述凸部6端面開口之吸引孔7係沿著軸方向形成於前述拾取軸5上，且該吸引孔7與未圖示之吸引泵連接。以橡膠或軟質合成樹脂等彈性材料形成之上部吸取噴嘴8係可裝卸式地安裝於前述凸部6上。該上部吸取噴嘴8上形成有一端與前述吸引孔7連通、另一端往頂端面開口之噴嘴孔9，並於更下面形成有平坦面8a。

又，宜使用音圈電動機等作為使前述拾取軸5在Z方向上驅動之Z驅動源，並使吸取噴嘴體4之推壓重量可控制固定。

如第2圖及第4圖所示，前述支持體1係呈現下端面打開且上面形成矩形開口部12之圓筒型。在此，開口部12係形成為比起作為第4圖虛線所示的拾取對象之矩形半導體晶片3略小之矩形。即，開口部12與半導體晶片3形成類似形狀。

在前述支持體1上面，形成3個包圍前述開口部12之同心型環狀溝14a~14c。3個環狀溝14a~14c係藉由沿著支持體1的直徑方向形成之2個連通溝15而連通。連通溝15係平行於與預定拾取的半導體晶片3相向之2邊(端部)，並位於該邊外側。

又，雖並未圖示，但亦可更在支持體1上面之與半導體晶片3相向的另外2邊平行地形成連通溝15，並且使其位於該邊外側。

在位於最內側的環狀溝14a上，4個以90度間隔沿著圓周方向形成之吸引孔16a係貫通支持體1上壁部的厚度方向。再者，該環狀溝14a之直徑係設定大於所拾取的半導體晶片3之對角線長度。

第二個環狀溝14b上係以180度間隔沿著圓周方向形成2個吸引孔16b。如後所述，各環狀溝14a~14c係透過前述吸引孔16a、16b與連通溝15產生吸力作用。又，環狀溝14a~14c、吸引孔16a、16b僅顯示於第4圖，在其他圖中則省略。

如第2圖所示，前述支持體1的下端開口設有其中一端氣密式嵌合之圓柱狀閉塞構件21。該閉塞構件21的中心部設有貫通軸方向之插通孔22。在該插通孔22中，構成推高機構之推高軸23係藉由可滑動且設在插通孔22下端部之O型環24而保持氣密。

從前述推高軸23的閉塞構件21上端面突出之上端處設有矩形安裝盤25，且該安裝盤25上面的中央部設有圓柱狀凸部26。以橡膠或合成樹脂等軟質彈性材料作成之推高體27係可裝卸地安裝於該凸部26上。又，推高體27之軟質比例係留待後述。

吸引孔28係沿著軸方向形成於前述推高軸23。該吸引孔28係上端朝向設在前述安裝盤25之凸部26上面開口、下端朝向前述推高軸23之側面開口。

噴嘴孔29係貫通上下方向地形成於前述推高體27。該噴嘴孔29係當前述推高體27安裝於前述凸部26時，下端即與前述凸部26的吸引孔28連通。

如第3A圖所示，前述推高體27之平面形狀為矩形，且上面形成有被小於推高體27的平面形狀之矩形環狀壁31包圍之凹部32。前述環狀壁31所形成的矩形係小於半導體晶片3之矩形。

前述推高體27上面的前述環狀壁31之外側部分係形成朝向下方傾斜之傾斜面33。又，作為推高體27的上面之前述傾斜面33、凹部32及環狀壁31表面係鍍上摩擦係數低之樹脂、或於成形時形成表皮層等以形成低摩擦面。

前述凹部32內保持固定有橢圓形或圓形並且在該實施型態中為橢圓形之支撐板35。該支撐板35係藉由如氟樹脂等比前述推高體27硬之彈性材料來形成與前述凹部32的深度尺寸同等或較薄之厚度，並在與形成於前述推高體27之噴嘴孔29對應的部份形成貫通厚度方向之連通孔36。再者，如第3B圖及第6圖所示，支撐板35的上端緣係經去角加工而形成錐形面35a。

如第2圖所示，在阻塞前述支持體1的下部開口之閉塞構件21形成有吸引孔41。該吸引孔41係一端往前述閉塞構件21的上端面、即支持體1的內部空間開口，另一端往前述閉塞構件21的外周面開口。

如第1圖所示，形成於前述閉塞構件21之吸引孔41、及形成於前述推高軸23之吸引孔28係透過配管43與吸引泵42連接。當該吸引泵42動作時，即透過往前述支持體1上面開口之吸引孔16a、16b及連通溝15於環狀溝14a~14c產生吸力，並且亦透過形成於推高軸23之吸引孔28於推高體27之噴嘴孔29產生吸力。

一旦吸引泵42之吸力於前述環狀溝14a~14c產生作用時，支持體1之上面即成為可吸附保持貼附有半導體晶片3的黏著板2下面之吸附面。即，支持體1之上面可吸附保持前述黏著板2之位於所拾取的半導體晶片3周圍之部分，即前述黏著板2之位於前述開口部12的周圍之部分。

又，當推高體27之噴嘴孔29產生吸力作用時，被環狀壁31包圍之凹部32內部會形成負壓，故，推高體27可吸附保持前述黏著板2之與支持體1的開口部12相向之部分的下面。即，黏著板2係與所拾取的半導體晶片3下面對應之部分、及位於開口部12周圍之部分分別受到吸附保持。

如第1圖所示，從前述推高軸23之前述閉塞構件21的下端面突出之下端部設有可旋轉之凸輪從動件45。該凸輪從動件45係藉由未圖示之驅動源而與沿著箭頭方向驅動旋轉之凸輪46的外周面抵接。因此，當凸輪46驅動旋轉時，前述推高軸23即會往上下方向驅動，故，前述推高體27隨著該上下方向之移動而連動。

在前述凸輪從動件45與前述凸輪46之下死點接觸，且推高軸23位於下降位置時，前述推高體27會使作為上端面之環狀壁31的上端面位於比支持體1上面的吸附面稍微下方之位置。

在凸輪46旋轉且其上死點與凸輪從動件45接觸，並且推高軸23位於上升位置時，前述推高體27則設定成使環狀壁31的上端面從前述支持體1的吸附面往上方突出預定尺寸，如0.5mm左右。

又，吸取噴嘴體4、支持單元10等之驅動控制係藉由未圖示的控制裝置而如後所述地控制動作。

接著，一邊參照第5A圖~第5D圖及第6圖一邊說明前述構造的拾取裝置之作用。

如第1圖所示，使支持體1上升至其上面與黏著板2下面接觸之位置時，係藉由未圖示的切片使黏著板2沿著X、Y方向驅動，並使拾取的半導體晶片3定位於支持體1的開口部12上方。即，定位使半導體晶片3的中心與開口部12的中心一致。

如第5A圖所示，在所拾取的半導體晶片3定位後，使吸取噴嘴體4下降並藉由設在其下端之上部吸取噴嘴8的下端平坦面8a來吸附所拾取的半導體晶片3之上面。此時，吸取噴嘴體4係以預定重量推壓半導體晶片3。又，推高體27的上面係比起黏著板2的下面位於略下方。

在上部吸取噴嘴8下降並吸附保持半導體晶片3的上面之同時，使吸引泵42動作。藉此，可使支持體1的內部空間減壓，並於其上面的環狀溝14a~14c及連通溝15產生吸力，故，黏著板2之位於所拾取的半導體晶片3周圍之部分可藉由該吸力而吸附保持於支持體1的吸附面(上面)。

此時，支持體1的開口部12亦會產生吸力，並隔著黏著板2將與該開口部12相向之半導體晶片3吸到支持體1內部。

然而，半導體晶片3係略大於開口部12之矩形。因此，在藉由推高體27吸附保持半導體晶片3的下面之前，即使於支持體1的開口部12產生吸力，與該開口部12相向之半導體晶片3之周邊部分仍會保持與支持體1上面的開口部12之周邊部分卡合。因此，可防止半導體晶片3由於支持體1內部產生的吸力而與黏著板2一起被吸到開口部12內而變形、損傷等。

接著，如第5B圖所示地使推高軸23上升。藉此，可藉由設在推高軸23上端且前述吸引泵42產生吸力作用之推高體27的凹部32，隔著黏著板2吸附保持所拾取的半導體晶片3之下面。即，所拾取之半導體晶片3係隔著黏著板2並分別藉由以彈性材料形成之上部吸取噴嘴8及推高體27來夾持其上下面。

又，藉由推高體27吸附保持黏著板2的下面之時點亦可在上部吸取噴嘴8所拾取的半導體晶片3上升時進行吸附保持，其順序並沒有受到限定。

在所拾取之半導體晶片3的上下面保持在受到上部吸取噴嘴8及推高體27夾持之狀態時，如第5C圖所示地使推高軸23上升。當推高軸23上升時，設在其上端之推高體27即如第6圖的放大者所示地拉長黏著板2並變形成梯形之山形，且同時從支持體1的吸附面推高前述半導體晶片3。此時，吸取噴嘴體4隨著推高軸23上升而連動上升。

當半導體晶片3被推高且黏著板2拉長為山形時，隨著該黏著板2變形而產生之張力即作用於前述推高體27的周邊部，而推高體27係由柔軟的彈性材料所形成者。

因此，當黏著板2之張力施加於推高體27的周邊部時，推高體27的周邊部即隨著該張力往下方彈性變形，故，在該變形及產生於黏著板2之張力下，黏著板2會在半導體晶片3的周邊部當中，從角部開始剝離並逐漸朝向中心部進行。

即，黏著板2係藉由產生於其上之張力、及推高體27隨著該張力之彈性變形，而滑順且確實地從半導體晶片3下面剝離。

推高體27的周邊部係於推高體27隨著推高軸23上升並且黏著板2產生張力時，相對於該張力產生延遲預定時間地彈性變形。

因此，在半導體晶片3推高時，黏著板2並不是急速地從半導體晶片3的周邊部剝離而是緩和地剝離，故，可防止於剝離時衝擊到半導體晶片3的周邊部、造成該周邊部損傷。

設在前述推高體27上面之環狀壁31係小於半導體晶片3之矩形，因此，黏著板2可遍及半導體晶片3的周邊部全長地大致且均一地剝離。

在前述推高體27的凹部32設有由比起推高體27硬的彈性材料形成之支撐板35，因此，黏著板2之剝離係於從半導體晶片3的下面邊緣到達前述支撐板35的邊緣之時點結束。

即，推高體27隨著黏著板2的張力之彈性變形較容易在支撐板35的周邊部產生，而設有支撐板35之部分則會由於該支撐板35的硬度而受到阻止。

因此，半導體晶片3下面的中心部分係由於前述支撐板35而受到支撐且不會變形，故，即使推高體27係由隨著黏著板2的張力而壓縮變形之柔軟彈性材料所形成，亦可防止半導體晶片3整體性地大幅彎曲變形而損傷。

於推高軸23上端安裝前述推高體27之安裝盤25係面積小於推高體27的下端面，使前述推高體27下面的周邊部可從前述安裝盤25的周邊部往外方突出。

因此，當推高體27的周邊部受到黏著板2之張力時，推高體27周邊部之從前述安裝盤25往外方突出的部分可如第6圖之27a所示者輕易地往下方彈性變形，且不會受到前述安裝盤25之限制。

即，在前述推高體27受到前述黏著板2之張力時，前述安裝盤25幾乎不會阻止前述推高體27周邊部的彈性變形，故，藉此亦可使黏著板2確實且滑順地從半導體晶片3的下面剝離。

前述推高體27的上面係形成低摩擦面。因此，在推高體27的周邊部由於黏著板2之張力而彈性變形時，黏著板2可相對於推高體27的傾斜面33或環狀壁31的上端面滑順地滑動。結果，推高體27的周邊部係隨著黏著板2而滑順且確實地彈性變形，故，藉此亦可使黏著板2滑順地從半導體晶片3剝離。

前述支撐板35之厚度尺寸係等於或小於形成於推高體27之凹部32的深度尺寸，且形成為橢圓形，而且支撐板35的上端緣係經去角加工而形成為錐形面35a。

因此，根據前述者，在藉由推高體27推高半導體晶片3時，前述支撐板35並不會隔著黏著板2以其銳利部分強力推壓半導體晶片3的下面，故，即使以比推高體27硬的彈性材料形成支撐板35，亦可防止半導體晶片3由於支撐板35而造成損傷。

且，半導體晶片3係受到由彈性材料形成之上部吸取噴嘴8及推高體27彈性夾持，故可緩和施加於推高的半導體晶片3之應力，因此該半導體晶片3亦不易損傷。

在半導體晶片3隨著推高體27從支持體1上面往上方推高時，會如第5D圖所示地使上部吸取噴嘴8上升。此時，推高體27係藉由作用於噴嘴孔29的吸力來吸附保持黏著板2之與拾取的半導體晶片3下面對應之部分。

因此，上升的上部吸取噴嘴8之吸力及推高體27之吸力係分別作為使黏著板2與拾取的半導體晶片3剝離之力量而產生作用。

因此，與過去僅以上部吸取噴嘴8吸附且拾取半導體晶片3之情形相比，可在剝離方面產生約2倍力量的作用，故，可輕易且確實地拾取前述半導體晶片3。

即，上部吸取噴嘴8將半導體晶片3帶往上方，而推高體27將黏著板2帶往下方，因此，貼附於半導體晶片3之黏著板2的剩餘部份、即與前述支撐板35對應的部份與前述半導體晶片3剝離，而可藉由上部吸取噴嘴8從黏著板2拾取前述半導體晶片3。

前述其中一實施型態係使用凸輪使推高軸上下移動，但亦可使用氣缸等其他驅動源。又，上部吸取噴嘴及推高體之平面形狀並不僅限定為矩形且亦可為圓形等，此點並未受到限定。

又，支持體之開口部係設成比半導體晶片略小之矩形，但亦可大於半導體晶片，且此點亦並未受到限定。

又，於推高體形成噴嘴孔、於支撐板形成連通孔、於推高軸形成吸引孔，以於拾取半導體晶片時吸附黏著板之貼附有半導體晶片的部分之下面。

然而，在藉由推高體推高半導體晶片時，若並未具有黏著板無法與推高體上面分開的程度之張力，使半導體晶片在推高體的上面偏離移動的話，亦可不需藉由前述推高體來吸附黏著板。即，亦可不需於推高體形成噴嘴孔、於支撐板形成連通孔、於推高軸形成吸引孔等。

產業上之可利用性

根據該發明，從黏著板拾取半導體晶片時，係吸附保持黏著板之位於半導體晶片的周邊部之部分，並藉由因產生於黏著板的張力而彈性變形之柔軟推高體進行推高。

因此，不僅可防止局部性的應力施加於半導體晶片而造成損傷，亦可藉由推高體隨著黏著板的張力而彈性變形，使黏著板隨著該彈性變形而輕易地從半導體晶片剝離，故，可確實地進行半導體晶片之拾取。

1．．．支持體

2．．．黏著板

3．．．半導體晶片

4．．．吸取噴嘴體

5．．．拾取軸

6．．．凸部

7．．．吸引孔

8．．．上部吸取噴嘴

8a．．．平坦面

9．．．噴嘴孔

10．．．支持單元

12．．．開口部

14a~14c．．．環狀溝

15．．．連通溝

16a、16b．．．吸引孔

21．．．閉塞構件

22．．．插通孔

23．．．推高軸

24．．．O型環

25．．．安裝盤

26．．．凸部

27．．．推高體

27a．．．推高體

28．．．吸引孔

29．．．噴嘴孔

31．．．環狀壁

32．．．凹部

33．．．傾斜面

35．．．支撐板

35a．．．錐形面

36．．．連通孔

41．．．吸引孔

42．．．吸引泵

43．．．配管

45．．．凸輪從動件

46．．．凸輪

第1圖係顯示該發明的其中一實施形態之拾取裝置的概略構成圖。

第2圖係支持體之縱截面圖。

第3A圖係推高體之立體圖。

第3B圖係推高體之縱截面圖。

第4圖係顯示支持體的吸附面之平面圖。

第5A圖係使吸取噴嘴體下降以拾取半導體晶片時之說明圖。

第5B圖係使推高軸上升以拾取半導體晶片時之說明圖。

第5C圖係使推高軸更加上升以拾取半導體晶片時之說明圖。

第5D圖係使吸取噴嘴體上升以拾取半導體晶片時之說明圖。

第6圖係放大顯示藉由下部吸取噴嘴推高所拾取的半導體晶片之狀態之截面圖。

2．．．黏著板

3．．．半導體晶片

4．．．吸取噴嘴體

8．．．上部吸取噴嘴

23．．．推高軸

25．．．安裝盤

26．．．凸部

27．．．推高體

27a．．．推高體

28．．．吸引孔

29．．．噴嘴孔

32．．．凹部

33．．．傾斜面

35．．．支撐板

35a．．．錐形面

36．．．連通孔

Claims (8)

1. 一種半導體晶片之拾取裝置，係可拾取貼附於黏著板上面的半導體晶片者，包含有：支持體，係上面形成為吸附面者，且該吸附面可吸附保持前述黏著板之下面之與拾取的前述半導體晶片周邊部分對應之部分；推高體，係可沿著上下方向驅動地設置於該支持體內，且可推壓前述黏著板之貼附有拾取之前述半導體晶片之部分的下面，並從前述支持體上面推高前述半導體晶片者；及拾取機構，係可吸附保持拾取的前述半導體晶片之上面，並從前述黏著板拾取被前述推高體推高之前述半導體晶片者，又，前述推高體係由柔軟的彈性材料所形成，且其周邊部分可於隔著前述黏著板推高前述半導體晶片時，藉由於前述黏著板產生之張力往下方彈性變形。
2. 如申請專利範圍第1項之半導體晶片之拾取裝置，其中前述推高體之上面形成有周圍被小於前述半導體晶片的外形之環狀壁包圍之凹部，且該凹部內設有保持板，該保持板可在藉由前述推高體推高前述半導體晶片時，限制前述推高體周邊部以外之部分由於前述黏著板的張力而彈性變形。
3. 如申請專利範圍第2項之半導體晶片之拾取裝置，其中前述保持板之厚度尺寸係等於或小於前述凹部之深度 尺寸。
4. 如申請專利範圍第2項之半導體晶片之拾取裝置，其中前述保持板為圓形或橢圓形，且其上端緣業經去角加工。
5. 如申請專利範圍第2項之半導體晶片之拾取裝置，其中前述推高體上面的前述環狀壁之外側部分形成為往下方傾斜之傾斜面。
6. 如申請專利範圍第4項之半導體晶片之拾取裝置，其中前述推高體上面之至少前述環狀壁的上端面及前述傾斜面形成為低摩擦面。
7. 如申請專利範圍第1項之半導體晶片之拾取裝置，其具有可於軸方向被上下驅動之推高軸，且於該推高軸上端設有安裝盤，而該安裝盤可於上面安裝前述推高體，並且具有前述推高體下端面的周邊部往外方突出之尺寸。
8. 如申請專利範圍第2項之半導體晶片之拾取裝置，其中前述半導體晶片為矩形，且設在前述推高體上面之前述環狀壁為小於前述半導體晶片之矩形。